题目内容

【题目】如图,是一直角三棱镜的横截面,,一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出.EG垂直于ACBCGD恰好是CG的中点.不计多次反射.

i)求出射光相对于D点的入射光的偏角;

ii)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?

【答案】160° 2

【解析】

(i)光线在BC面上折射,作出多次折射后的光路如图所示:

由折射定律有:

式中,n为棱镜的折射率,i1r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角.光线在AC面上发生全反射,由反射定律有i2=r2

式中i2r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角.光线在AB面上发生折射由折射定律有

式中i3r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角.

由几何关系得i2=r2=60°r1=i3=30°

F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为δ=(r1i1)+(180°–i2r2)+(r3i3)

由①②③④⑤式得δ=60°

(ii)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有

式中C是全反射临界角,满足

由④⑦⑧式知,棱镜的折射率n的取值范围应为

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